巨噬细胞炎性蛋白

尊敬的编辑大人：您好!投稿稿件，请您审阅。不妥之处，望不吝赐教，予以斧正。翘首期盼，早日回复，谢谢！巨噬细胞炎性蛋白-1a与中枢神经系统疾病摘要：巨噬细胞炎性蛋白-1a(MIP-1a)参与多种中枢神经系统疾病所致脑损伤的发生、发展及修复过程，但其具体机制尚未明确。本文对巨噬细胞炎性蛋白-1a的生物学特性进行了概述，分析了不同情况下其参与中枢神经系统疾病所致脑损伤的作用及其调节机制。为进一步研究MIP-1a作用机理，分析中枢神经系统疾病造成的脑损伤的预防、早期诊断及治疗提供新思路。关键词：巨噬细胞炎性蛋白-1a；趋化性细胞因子；脑损伤生化研究与动物实验结果证实，巨噬细胞炎性蛋白-1a(macrophageinflammatoryprotein-1a，MIP-1a)，作为趋化性细胞因子的一种，参与多种中枢神经系统疾病所致脑损伤的发生、发展及修复过程，但其具体的作用机制尚未得到明确结论，这与趋化性细胞因子复杂的生物学特性密切相关。1趋化性细胞因子及其受体趋化性细胞因子是使细胞发生趋化运动的相对分子量8000〜14000的一组细胞因子，又称趋化因子或趋化蛋白，进化过程中高度保守。它们在炎症反应中起核心作用，参与白细胞的迁移、激活和趋化，决定哪些细胞将穿过内皮细胞和在组织中移到何处。目前实验中发现的人类和小鼠的趋化性细胞因子约有50种。根据氨基酸序列上氮端保守的半胱氨酸残基数目和排列方式将趋化因子分为C、CC、CXC、CX3C四型，其相应的受体亦分为4类。趋化因子广泛表达于淋巴细胞、内皮细胞及神经元等，通过与其受体结合而发挥生物学作用。趋化性细胞因子受体为7次跨膜受体家族，它的信号转导通过GTP-结合蛋白偶联受体介导途径来完成。大多数趋化性细胞因子作用于1种以上受体，多数受体也会对几种趋化因子起反应。受体选择性地表达在特定的白细胞上，并决定哪一种白细胞对来自组织的信号发生应答。产生于中枢神经系统(CNS)炎症部位的趋化因子与表达在T细胞上的趋化因子受体互相作用直接介导了外周T细胞向CNS的迁移，参与多种神经系统疾病炎症性过程。MIP-1a的生物学特性MIP-1a属趋化因子CC亚类，它的相对分子质量为8000，最早是由Kono等学者从内毒素刺激的小鼠巨噬细胞中纯化得到的1。其基因定位于人第17号染色体，小鼠第11号染色体，包括3个外显子和2个内含子。它的作用无种属特异性。在不同因素刺激下，MIP-1a可由多种细胞产生，如内皮细胞、中性粒细胞、B细胞、单核/巨噬细胞、成纤维细胞等。MIP-1a的生物学活性复杂，对于淋巴细胞、单核细胞、树突状细胞(DC)NK细胞由循环进入炎症组织起重要作用，主要通过招募促炎性细胞到达病变部位来管理急性及慢性炎症反应。首先，MIP-1激活CCR1(CCchemokinereceptor1)和CCR5(CCchemokinereceptor5)导致Ca2+释放，进而上调激活标记及释放白三烯C4、花生四烯酸、组胺等促炎性介质，并可以趋化及活化单核/巨噬细胞、T淋巴细胞、树突状细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞及IgE活化的肥大细胞；其次，MIP-1a可增强单核/巨噬细胞、T淋巴细胞表面整合素的表达，加强此类细胞与内皮细胞的粘附，有利于其由血循环进入局部炎症部位诱导NK细胞参与炎症反应；同时，趋化B细胞，增强IL-4刺激的B细胞产生IgE及IgG；另外，MIP-1a可抑制经GM-CSF+SF(粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子+干细胞因子)刺激的髓系祖细胞集落形成能力；并且其可通过干扰素起到抗病毒作用，也能够诱导TNF-a、IL-1、IL-6等炎性介质的生产2。MIP-1a在炎症因子网络中具有重要作用，阻断其表达可能有助于切断炎症反应中炎症因子网络，进而减轻炎症反应。MIP-1a的受体为CCR1、CCR3、CCR5、CCR9，当MIP-1a与受体结合后，表现出趋化免疫细胞、抑制造血干细胞生长及抑制HIV感染等作用。CNS中MIP-1a受体类型包括CCR1、CCR5、CCR9。目前研究主要集中于CCR1及CCR5,CCR1可表达于内皮细胞、室管膜、星形胶质细胞及神经元细胞，而CCR5表达于内皮细胞、室管膜及小胶质胞。MIP-1a与中枢神经系统疾病多种免疫细胞及细胞因子参与脑损伤发生、发展及修复过程3。T细胞免疫在正常的生理、免疫病理和宿主抵御外界感染的过程中起着主要的作用。血脑屏障由脑微血管内皮细胞及其间形成的紧密连接、血管基膜和星形胶质细胞的足突构成。由于血脑屏障的存在，在过去相当长一段时间内，脑组织被认为是脱离了T细胞监视的免疫豁免区。近年来发现T细胞能够穿过血脑屏障进入CNS并参与脑内的病理生理过程。.在成鼠脑内，CCR5在血管内皮细胞有低水平表达，脑血管内皮上有MIP-1a的结合位点。动物实验研究发现，阿尔茨海默病患者血液循环中高表达MIP-1a的T细胞可能通过CCR5与脑微血管内皮细胞结合而驻留，进而通过紧密连接的开放进入CNS4。另有研究发现rhMIP-1a可以引起人脑微血管内皮细胞单层紧密连接蛋白ZO-1的分布变化，改变内皮细胞电阻，促使示踪分子HRP穿过HBMEC单层，而抗rhMIP-1a的抗体可以阻断由rhMIP-1a引起的HBMEC单层紧密连接蛋白ZO-1的分布变化，并且rhMIP-1a可以引起HBMEC细胞上CCR5受体的表达5。以上研究均证实，MIP-1a可能通过与CCR5相互作用，促进T淋巴细胞穿过血脑屏障。3.1MIP-1a与缺氧缺血性脑损动物实验研究表明，正常鼠脑组织MIP-1a表达水平极低，但缺氧缺血时鼠脑组织MIP-1a蛋白与mRNA表达水平明显增高，并随时间的推移发生着动态变化6Takami等研究向脑缺血大鼠脑室内注射MIP-1a蛋白，可增加大脑皮质区创伤面积，加重缺血性脑损伤；而注射趋化因子受体拮抗剂vMIP-n可以减少脑缺血引起的脑损伤面积7。证明MIP-1a与缺氧缺血性脑损伤(HIBD)密切相关。临床研究发现，HIE新生儿生后24h血清MIP-1a值明显升高，中重度组血清MIP-1a出生24〜72h一直处于较高水平，且HIBD越严重，血清MIP-1a水平越高，持续时间越长，证实MIP-1a作为一种重要的炎性介质参与了HIBD的发生、发展过程8。周旭华等学者研究发现HIE新生儿血清MIP-1a24〜48内较高，7d以后逐渐恢复，轻度HIE新生儿血清MIP-1a轻度升高，中、重度HIE新生儿血清MIP-1a明显升高，说明新生儿HIE早期MIP-1a水平即有明显增高，7d后明显降低，并且血清MIP-1a水平可反映其病情变化程度9。再次证实了HIE新生儿血清MIP-1a水平高于正常新生儿，且其变化与时间及病变程度有关。另有学者研究发现，母亲妊娠高血压病(HDCP)新生儿脐带组织MIP-1a的表达及脐血MIP-1a水平均较健康儿明显增高，说明脐血MIP-1a水平可能受到脐带组织MIP-1a表达的影响10。母亲HDCP新生儿脐血MIP-1a水平与NBNA呈负相关，说明MIP-1a作为一种重要的炎性介质，参与了母亲HDCP新生儿宫内HIBD的发生、发展和HCDP的发病机制，对母亲HDCP新生儿脑损伤的早期诊断具有中等灵敏度与特异度，在缺氧缺血性下的不同阶段，MIP-1a起着复杂而不同的作用。MIP-1a在缺氧缺血性脑损伤中的作用机制可能为：①趋化单核/巨噬细胞，导致过度的炎症反应。②趋化T淋巴细胞及间接引起中性白细胞聚集。③MIP-1a是强内源性致热源之一，其导致的脑内温度过高是引起脑损伤的重要机制。3.2MIP-1a与实验性变态反应性脑脊髓炎实验性变态反应性脑脊髓炎(EAE)是由T细胞介导的使(神经)脱髓鞘的中枢神经系统疾病的实验性动物模型，主要表现为CNS炎症浸润、脱髓鞘、轴突消失11-13。另有学者通过建立小鼠建EAE模型，将用阳离子脂质体包被的mMIP-1a-DT390重组质粒直接导入动物肌肉，使其在骨骼肌内高效表达而起到治疗作用。观察发现治疗组小鼠发病较未治疗组延后，且发病症状减轻、缓解较快。进一步组织病理切片发现治疗组小鼠出现中枢系统血管周T淋巴细胞浸润引起局部炎症、脑组织疏松化空泡样变的病理损伤较未治疗组小鼠轻。用流式细胞仪检测细胞证实治疗组小鼠外周循环中T细胞数目下降，CNS浸润的T细胞减少14。Karpus等通过动物实验研究发现在CNS中产生的MIP-1a与EAE的临床症状严重程度相关15。进一步的研究发现，抗MIP-1a抗体并没有通过影响致脑炎性T细胞的活化能力而发挥作用。陈艳艳等学者发现咪唑克可减少CNS内MIP-1a的表达，推测咪唑克对EAE有一定的保护作用16。MIP-1a与颅内动脉瘤颅内囊性动脉瘤的最大危险是破裂出血，可造成患者死亡或残疾。颅内动脉瘤发展和破裂与炎症和免疫反应有关。动脉瘤壁中主要的炎性细胞是单核/巨噬细胞和T淋巴细胞，它们可以分泌基质金属蛋白激酶等多种活性物质，削弱或破坏动脉瘤壁。MIP-1a是单核/巨噬细胞和T淋巴细胞的趋化因子。曹勇等学者研究发现在未破裂和破裂的动脉瘤壁中有大量的MCP-1和MIP-1a的表达，在附壁血栓中微血管内皮细胞和成纤维细胞强烈表达MCP-1和MIP-1a17。提示动脉瘤壁的组成细胞能不断产生趋化因子，趋化单核巨噬细胞，发展和加强炎症反应，同时附壁血栓对单核细胞的聚集也起到加强的作用。MIP-1a与化脓性脑膜炎多种趋化因子在化脓性脑膜炎(PM)发病中发挥重要作用°CNS中细菌增殖触发的局部免疫应答主要表现为白细胞流入。PM患儿组织细胞和微生物产生的特异性趋化因子对白细胞的趋化作用一方面是炎症发生过程中重要的起始步骤，另一方面也发挥着防御和清除入侵病原体等异物的先天性免疫作用。经过抗MIP-1a中和抗体处理可以显著抑制细胞流入18。但是临床研究显示：PM患儿和对照组患儿脑脊液中MIP-1a浓度无显著性差异(P>0.05)，提示趋化因子的趋化作用较为复杂，它们在疾病的不同发展阶段所发挥的趋化作用是会发生变化的，同时也存在着既相互协调又相互拮抗的情况，准确作用机制尚待进一步研究。MIP-1a与颅咽管瘤颅咽管瘤的炎症反应是导致其与周围重要结构紧密粘连的重要原因。炎症细胞和分子几乎影响到肿瘤进展的每一方面也研究证明了成釉细胞型颅咽管瘤存在严重的炎症反应，肿瘤组织及肿瘤间质中炎症细胞聚集，C-反应蛋白及NF-kB水平明显升高，NF-kB信号通路被过度激活。单核细胞、中性粒细胞、活化T细胞等非肿瘤细胞及某些肿瘤细胞在适当的刺激下均可分泌合成MIP-1a。MIP-1a与受体结合后对靶细胞有趋化作用并促使其激活，产生TNF-a、IL-1和IL-6等，释放活性氧、蛋白水解酶，在慢性炎症、微血管形成等方面发挥着重要的作用。国外学者在研究脑胶质瘤细胞时发现，C6胶质瘤细胞受细胞外ATP(三磷酸腺苷)刺激，细胞表达MIP-1a的量增加，同时培养上清MIP-1a浓度也增加，升高的MIP-1a能够促进肿瘤细胞迁移19-23。刘志忠等学者研究发现颅咽管瘤初发组和复发组患者血清MIP-1a浓度较对照组均显著升高，证实MIP-1a参与的炎症反应与颅咽管瘤形成发展有关，与Jantaratnotai等研究结果一致24。同时提示MIP-1a促进了颅咽管瘤复发过程。结论MIP-1a参与了缺氧缺血性脑病、实验性变态反应性脑脊髓炎、颅内动脉瘤、化脓性脑膜炎、颅咽管瘤等多种疾病所致脑损伤的发生、发展及修复过程。实验研究结果支持MIP-1a通过与CCR5相互作用，促进T淋巴细胞穿过血脑屏障进入CNS并参与脑内的病理生理过程的结论。在缺氧缺血性脑损病理生理过程中MIP-1a在缺氧缺血性脑损伤中的作用机制可能为：趋化单核/巨噬细胞—导致过度的炎症反应—趋化T淋巴细胞及间接引起中性白细胞聚集。HIE新生儿血清MIP-1a水平与HIBD严重程度呈正相关，也得到实验证实。在颅内动脉瘤与颅咽管瘤病理生理过程中趋化单核/巨噬细胞表达水平升高，通过发展和加强炎症反应，在慢性炎症、微血管形成等方面发挥着重要的作用，在强化附壁血栓对单核细胞的聚集作用的同时促进肿瘤细胞迁移。而在化脓性脑膜炎病理生理的不同发展阶段所发挥不同的趋化作用，既相互协调又相互拮抗的情况，趋化作用较为复杂，尚未得到准确的作用机制。MIP-1a在中枢神经系统疾病所致脑损伤病理生理过程中一方面诱导单核巨噬细胞到达受损部位参与组织修复，是机体防御的重要组成部分；另一方面，脑组织局部产生的大量MCP-1又可引起过度的炎症反应，从而加重组织损伤。研究显示，MIP-1a作为最强的内源性致热源之一，其造成的脑内温度过高也是引起脑损伤的重要机制之一。对于中枢神经系统疾病所致脑损伤，通过检测血清MIP-1a水平可为HIBD的程度判断及预后估计提供参考。进一步研究MIP-1a的分子结构、生物学功能、基因定位和调节信号转导及其在中枢神经系统疾病所致脑损伤中的作用机制，并有望通过抑制趋化因子MIP-1a的合成和/或分泌以及拮抗其受体的信号传导，降低MIP-1a水平，减轻炎性反应，为中枢神经系统疾病所致脑损伤的干预开辟新的思路。临床表明咪唑克可减少CNS内MIP-1a的表达，推测咪唑